光学系统装配集成时难免存在位置误差，为了达到理想的补偿效果，需要调节机构调整光学元件的位置。电容位移传感器(简称传感器) 因为具有信噪比大和灵敏度高等优点，在精密位移检测中被广泛应用。但是，由于加工制造和运输等因素的影响，传感器的实际特性与理论特性间存在一定的差距，使得测量结果存在误差，不能保证光学元件位移补偿量的准确性，从而影响光学系统像质补偿效果。为了减小测量误差，一方面是对传感器制造工艺和运输过程进行更加严格的质量控制；另一方面是对传感器进行标定补偿计算以提高其测量精度。本文提出一种高精度位移传感器在线标定方法，搭建了一种运动轴、测量轴和传感轴三轴共线的标定平台，从测量原理上消除阿贝误差。标定补偿计算后传感器的线性度由0． 04714% 提高至0.00484% ，标定后的传感器满足高精度光学系统调节机构使用要求。

1. 标定平台的组成及工作原理

设计的标定平台单轴激光干涉仪( 简称干涉仪) ，发出的入射光通过微位移调节机构(简称机构) 上的通光孔入射到50%分光镜处，然后经过分光镜分成2路，一路入射光经过参考角反射镜后返回，光程为Δ₁；其中，参考角反射镜和分光镜连接，并且与干涉仪光轴在同一直线上；另一路入射光经过测量角反射镜后返回，光程为Δ₂；其中，测量角反射镜与支撑座连接到机构的左端，且测量角反射镜和分光镜所在直线与干涉仪光轴方向垂直；两路反射光最后经过通光孔再回到干涉仪；当驱动器穿过导向孔顶推导向机构作水平方向的直线运动时，Δ₂ 的读数改变；同时，传感器与被测面之间的距离 d也随之改变；以激光干涉仪的读数为基准，对传感器在线标定补偿计算。该标定方法从测量原理上消除阿贝误差，标定后的传感器线性度好。

2.基于柔度矩阵法的微位移调节机构设计

考虑现有驱动器的最大驱动力为40N，为了实现500μm 以上的行程，必须合理设计机构的输出柔度。为减小运动误差，采用了由连杆和圆弧柔性铰链构成的对称平行四边形机构。下面通过分析单个铰链变形与外载荷之间的关系，推导铰链的柔度系数，然后合成柔度矩阵，进而推导机构的输出柔度。

3.结 论

本文提出了一种高精度电容位移传感器的在线标定方法，搭建了一个运动轴、测量轴和传感轴三轴共线的标定平台，从测量原理上消除了阿贝误差。基于柔度矩阵法设计的微位移调节机构的柔度为 13.585μm/N，运动行程达到543.4μm，分辨率约为10mm。传感器经过标定补偿计算后，其线性度指标由原来的 0.04714% 提高至 0.00484% ，测量精度明显改善。该线性度标定方法精度高，标定平台易于制造，标定后的传感器能够满足光学系统位移调节机构使用要求。